不同SBS改性瀝青防水卷材性能研究

崔樹(shù)亮

（新京喜（唐山）建材有限公司，唐山 064100）

彈性體（SBS）改性瀝青防水卷材至今已成為建筑工程防水中的主要防水材料，其中SBS 作為主要改性瀝青材料成為研究的熱點(diǎn)。SBS 高分子鏈具有串聯(lián)結(jié)構(gòu)的不同嵌段、塑性段和橡膠段，形成了類似合金的“金相組合”結(jié)構(gòu)。這種熱塑性彈性體具有多相結(jié)構(gòu)，每個(gè)丁二烯鏈段鏈（B）的末端都連接一個(gè)苯乙烯嵌段（S），若干個(gè)丁二烯鏈段偶聯(lián)則形成線型或星型結(jié)構(gòu)[1]。SBS 在瀝青中溶脹，形成溶脹網(wǎng)絡(luò)，溶脹網(wǎng)絡(luò)與瀝青的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互貫穿，有效地限制了瀝青的流動(dòng)，提高了瀝靑的內(nèi)聚力、柔韌性、彈性及黏度[2]。SBS 硬段與軟段相嵌，兼具塑料與橡膠的特點(diǎn)，對(duì)同時(shí)改善瀝青的高溫與低溫性能具有獨(dú)特的功能[3]。本文對(duì)目前市場(chǎng)上使用較多的三種不同的SBS（4303、501、7301）制成的改性瀝青混合料各種應(yīng)用性能進(jìn)行了分析比較。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

聚酯胎基：200 g 長(zhǎng)纖聚酯胎基（市售）；90 號(hào)瀝青（秦皇島中石油燃料瀝青）；SBS 4303（燕山石化）；SBS 501（LG 化學(xué)）；SBS 7301（山東玉皇化工）；PP （天津圣森）。

SBS 指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表1，SBS 分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，實(shí)驗(yàn)所用儀器見(jiàn)表2。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組

按SBS 4303，SBS 501，SBS 7301 分成①、②、③三組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)配比及工藝過(guò)程要求見(jiàn)表3。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

低溫柔性實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB/T 328.14—2007《建筑防水卷材試驗(yàn)方法 第20部分：瀝青防水卷材 低溫柔性》；針入度實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB/T 4509—2010《瀝青針入度測(cè)定法》；軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB/T 4507—2014《瀝青軟化點(diǎn)測(cè)定法環(huán)球法》；接縫剝離強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)依據(jù)GB/T 328.20—2007《建筑防水卷材試驗(yàn)方法 第20 部分：瀝青防水卷材 接縫剝離性能》；旋轉(zhuǎn)黏度實(shí)驗(yàn)依據(jù)SH/T 0739—2003《瀝青黏度測(cè)定法 》。改性瀝青力-延度曲線測(cè)試實(shí)驗(yàn)在25 ℃恒溫下進(jìn)行，方法參見(jiàn)T 0605—2011[4]。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照1.2 實(shí)驗(yàn)分組及2.1 實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)試1，2，3，4，5 h 時(shí)軟化點(diǎn)，其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均為5 h 后進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4、表5與圖2、圖3。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：SBS 7301 熔化時(shí)間最短，SBS 4303 次之，SBS501 熔化時(shí)間較長(zhǎng)，三種SBS 均能在1 h 內(nèi)熔化完全。

軟化點(diǎn)變化情況均為波動(dòng)起伏變化，其中SBS 4303 改性的軟化點(diǎn)提升得最多；針入度均無(wú)太大差異，其中SBS 4303 改性的針入度最低。SBS 7301 改性的旋轉(zhuǎn)黏度較低，SBS 4303 改性的旋轉(zhuǎn)黏度最大。SBS 4303 改性的低溫柔性略差一些，其他兩個(gè)均較好。接縫剝離強(qiáng)度方面SBS 7301 改性的效果較好，其他兩個(gè)差異不大。

力-延度曲線圖中力與位移積分面積SBS 4303 最大，所做功最多，內(nèi)聚強(qiáng)度最大，其他兩個(gè)差異不大。

圖1 SBS 分子結(jié)構(gòu)

表1 SBS 指標(biāo)參數(shù)

表2 實(shí)驗(yàn)所用儀器

表3 實(shí)驗(yàn)配比及工藝過(guò)程

表4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總

表5 軟化點(diǎn)變化情況 ℃

圖2 軟化點(diǎn)變化曲線

圖3 力-延度曲線

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

三種SBS（4303、501、7301）均能在1 h內(nèi)熔化完全，說(shuō)明它們與瀝青的相容性都比較好。SBS 7301 的熔體流動(dòng)速率較小，分子量較低，故SBS 7301 熔化時(shí)間最短；SBS4303 和SBS7301 的嵌段比均為3/7，但SBS 7301 為線性SBS，SBS4303 為星型SBS。一般星型SBS 改性瀝青效果要優(yōu)于線性SBS，但加工性能比線性SBS 要有難度。故SBS4303 熔化時(shí)間較長(zhǎng)。SBS501 的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率都優(yōu)于其他兩個(gè)，其改性瀝青的效果更好，故SBS501 的熔化時(shí)間最長(zhǎng)。

三種SBS 在溶解5 h 后，軟化點(diǎn)均無(wú)明顯變化，說(shuō)明它們?cè)跒r青中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性均比較好。SBS4303 改性的軟化點(diǎn)提升得最多，還是由于其星型SBS 的分子結(jié)構(gòu)，由圖1可以看到其星型的分子結(jié)構(gòu)能夠交聯(lián)成立體的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，故軟化點(diǎn)提升方面較多。三者軟化點(diǎn)變化情況均為波動(dòng)起伏變化，是由于在改性過(guò)程中SBS 分子結(jié)構(gòu)中的S（硬段）和B 軟段（軟段）在混合料的膠體中不斷的進(jìn)行著往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)果導(dǎo)致軟化點(diǎn)變化情況表現(xiàn)出波動(dòng)起伏變化。

SBS 7301 的旋轉(zhuǎn)黏度較低，主要是其為線性SBS，且分子量相對(duì)較低；SBS 4303 改性的旋轉(zhuǎn)黏度最大，主要是其為星型SBS，且分子量較大，改性效果較好。

SBS 4303 低溫柔性略差一些，可能是由于其為星型SBS，通過(guò)多個(gè)交聯(lián)點(diǎn)形成了立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改性瀝青效果較好，但柔韌性不太好，低溫柔性方面比線性的略差一些；其他兩個(gè)都是線性SBS，分子結(jié)構(gòu)從圖1可看出其柔順鏈狀的分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，故柔韌性方面都比較好，導(dǎo)致低溫柔性性能比較好。

接縫剝離強(qiáng)度方面SBS 7301 效果較好，說(shuō)明SBS 7301 粘結(jié)性能和內(nèi)聚強(qiáng)度較大一些。

力-延度曲線圖中力與位移積分面積SBS 4303 最大，所做功最多，內(nèi)聚強(qiáng)度最大，主要是SBS 4303 為星型SBS，其他兩個(gè)均為線性SBS，一般星型SBS 比線性SBS 略大一些。

4 結(jié)語(yǔ)

a）三種SBS（4303、501、7301）改性瀝青性能均比較好，都與瀝青的相容性比較好，在瀝青中的儲(chǔ)存穩(wěn)定性均比較好，故目前應(yīng)用得均比較廣泛；

b）通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)比較出三者的細(xì)微差異：SBS 7301 的旋轉(zhuǎn)黏度較低，SBS 4303 低溫柔性略差一些，接縫剝離強(qiáng)度方面SBS 7301 效果較好，SBS 4303 最大，內(nèi)聚強(qiáng)度最大。

c）這些細(xì)微差異是通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)得出的，對(duì)配方設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。然而，實(shí)際工作中，配方體系千差萬(wàn)別，需要哪一種SBS 改性還是需要更多的實(shí)驗(yàn)去摸索，以上數(shù)據(jù)僅供參考。